JP6436255B1 - シリコンウェーハの反り量の予測方法およびシリコンウェーハの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シリコンウェーハに対して熱処理を施した際に発生する反り量を予測する方法であって、上記熱処理中のシリコンウェーハの歪みの変化率と可動転位密度の変化率から可動転位密度、応力および歪みの時間発展を求めて、これを反り量とし、求めた歪みの時間発展に基づいてシリコンウェーハの塑性変形量を求め、熱処理の開始時の可動転位密度Niは、A,L0:定数、ΔOi:熱処理の開始時でのシリコンウェーハにおける酸素析出物に使用された酸素の濃度、L:熱処理の開始時での前記シリコンウェーハにおける酸素析出物の平均サイズとして、
【数1】
で与えられることを特徴とする。
【選択図】なし
Description
前記熱処理中の前記シリコンウェーハの歪みの変化率と可動転位密度の変化率から前記可動転位密度、応力および歪みの時間発展を求め、求めた前記歪みの時間発展に基づいて前記シリコンウェーハの塑性変形量を求めて、これを反り量とし、
前記熱処理の開始時の可動転位密度Niは、A,L0:定数、ΔOi:前記熱処理の開始時での前記シリコンウェーハにおける酸素析出物に使用された酸素の濃度、L:前記熱処理の開始時での前記シリコンウェーハにおける酸素析出物の平均サイズとして、
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本発明によるシリコンウェーハの反り量の予測方法は、シリコンウェーハに対して熱処理を施した際に発生する反り量を予測する方法である。ここで、熱処理中のシリコンウェーハの歪みの変化率と可動転位密度の変化率から可動転位密度、応力および歪みの時間発展を求め、求めた歪みの時間発展に基づいてシリコンウェーハの塑性変形量を求めて、これを反り量とする。その際、熱処理の開始時の可動転位密度Niは、A,L0:定数、ΔOi(1×1017/cm3):前記熱処理の開始時での酸素析出物に使用された酸素の濃度(1/cm3)、L:前記熱処理の開始時での前記シリコンウェーハにおける酸素析出物の平均サイズ(nm)として、
次に、本発明によるシリコンウェーハの製造方法について説明する。上述のように、本発明によるシリコンウェーハの反り量の予測方法によって、シリコンウェーハに対して熱処理を施した際に発生する反り量を予測することができる。これを利用して、所定の熱処理(例えば、LSA)を行った後の反り量が、目標値以下となるようなシリコンウェーハを製造することができる。
本発明によるモデルの妥当性を検証する目的で、実験を行った。まず、シリコンウェーハ中に酸素析出物であるBMD(Bulk Micro Defects)を生成する熱処理(BMD熱処理)を行った。具体的には、初期酸素濃度Oiが約1.2×1018cm−3の200mmのホウ素ドープp型CZウェーハに対して、650℃(24時間)+850℃(4時間)+1000℃(12時間)の熱処理を施した。
上記実験例1〜3の炉内環境を模擬してシリコンウェーハの温度分布を計算するために、縦型熱処理炉をモデル化して、実験例と同じ条件で有限要素法を用いてシミュレーションを行った。特に、炉への投入時のシリコンウェーハが経験する温度変化を反映させるために、輻射による熱伝達モデルで伝熱計算およびパイエルスポテンシャルQを2.2eVとして塑性変形モデルを適用した応力計算を行い、シリコンウェーハの反り量を計算した。その際、750℃から1150℃までの昇温速度が5℃/分のものを発明例1、10℃/分のものを発明例2、15℃/分のものを発明例3とした。得られた反り量を表1に示す。
表1に示したように、昇温速度が5℃/分の場合、実験例1では反り量が0μmであったのに対して、発明例1でも反り量は0μmであった。また、昇温速度が10℃/分の場合、実験例2では反り量が23μmであったのに対して、発明例2では反り量が28μmであった。さらに、昇温速度が15℃/分の場合、実験例1では反り量が82μmであったのに対して、発明例3では反り量が92μmであった。これらの結果から、本発明によるシリコンウェーハの反り量の予測方法によって、実際の熱処理でのウェーハの反り量を高精度に予測できることが分かる。
実験例3と同様に、シリコンウェーハの反り量を測定した。ただし、シリコンウェーハとして、赤リン(P)を高濃度にドープしたn型CZウェーハを用いた。その他の条件は実験例3と全て同じである。得られた反り量を表1に示す。
発明例3と同様に、シリコンウェーハの反り量を計算した。ただし、シリコンウェーハとして、赤リン(P)を高濃度にドープしたn型CZウェーハを想定し、パイエルスポテンシャルQの値を1.7eVとした。その他の条件は発明例3と全て同じである。得られた反り量を表1に示す。
表1に示すように、赤リンを高濃度にドープしたウェーハを用いた実験例4では、反り量は121μmと実験例3よりも大きくなった。一方、赤リンを高濃度にドープした影響を加味していないパイエルスポテンシャル(2.2eV)を用いた実施例3では、反り量が90μmである。これに対して、赤リンを高濃度にドープした影響が加味されたパイエルスポテンシャル(1.7eV)を用いた発明例4では、反り量は128μmとなり、実験例4の反り量を高精度に予測できることが分かる。発明例3の反り量よりも発明例4の反り量が大きくなったのは、発明例4では、パイエルスポテンシャルを1.7eVとしており、p型ウェーハと比べて低いため、転位の移動が容易となったためである。このように、添加不純物元素に応じて不純物の影響が加味されたシリコンのパイエルスポテンシャルを用いることにより、ウェーハの反り量をより高精度に予測できることが分かる。
Claims (6)
- シリコンウェーハに対して熱処理を施した際に発生する反り量を予測する方法であって、
前記熱処理中の前記シリコンウェーハの歪みの変化率と可動転位密度の変化率から前記可動転位密度、応力および歪みの時間発展を求め、求めた前記歪みの時間発展に基づいて前記シリコンウェーハの塑性変形量を求めて、これを反り量とし、
前記熱処理の開始時の可動転位密度Niは、A,L0:定数、ΔOi:前記熱処理の開始時での前記シリコンウェーハにおける酸素析出物に使用された酸素の濃度、L:前記熱処理の開始時での前記シリコンウェーハにおける酸素析出物の平均サイズとして、
- 前記シリコンのパイエルスポテンシャルQとして、不純物の影響が加味されたシリコンのパイエルスポテンシャルを使用する、請求項2または3に記載のシリコンウェーハの反り量の予測方法。
- 前記応力は有限要素法により求める、請求項1〜4のいずれか一項に記載のシリコンウェーハの反り量の予測方法。
- ΔOiおよびLをパラメータとして用いて、請求項1〜5のいずれかの方法によって、前記シリコンウェーハの前記熱処理後の反り量が目標反り量以下となるΔOiおよびLを求め、前記熱処理の開始時のシリコンウェーハのΔOiおよびLが、前記熱処理後の反り量が目標反り量以下となるΔOiおよびLとなるようにシリコン単結晶の成長条件を決定してシリコン単結晶を成長させ、得られたシリコン単結晶を加工してシリコンウェーハとすることを特徴とするシリコンウェーハ製造方法。
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Non-Patent Citations (2)
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